本文選題：光催化技術(shù) + 混相TiO_2納米片　； 參考：《江蘇科技大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：光催化技術(shù)是通過(guò)半導(dǎo)體催化劑利用光子能量,將許多苛刻條件下發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為在溫和的環(huán)境條件下進(jìn)行的技術(shù)。這一技術(shù)以其環(huán)境友好的特征在能源和環(huán)保領(lǐng)域發(fā)揮著獨(dú)特的作用。它的興起不僅為解決能源危機(jī)開(kāi)辟了新的出路,也為保護(hù)綠色環(huán)境做出了貢獻(xiàn)。但是,作為一種新興的技術(shù),光催化技術(shù)還存在一些不足之處。本文針對(duì)光催化效率低、響應(yīng)區(qū)間窄等問(wèn)題,提出制備2D結(jié)構(gòu)的TiO2納米片及摻雜鈦酸鍶(STO)納米材料,以期全面提高現(xiàn)有光催化劑的光催化活性。本論文研究所涉及到的內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面:針對(duì)單相TiO2光生電子空穴復(fù)合率高的問(wèn)題,本文首次使用氧化石墨烯作為犧牲模板,通過(guò)溶膠-凝膠法合成新型混相二氧化鈦納米片,來(lái)提高其光催化制氫性能。通過(guò)SEM、TEM、AFM圖像分析,本文合成的二氧化鈦是平均厚度為66 nm的納米片,納米片是由直徑為15-25 nm的納米粒子組成的混相多晶材料。XRD結(jié)果表明,樣品中金紅石和銳鈦礦所占的比例隨鈦酸四丁酯的加入量的變化而變化。制氫實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,加入4 m L鈦酸四丁酯(TBT-4)的樣品表現(xiàn)出最高的氫氣產(chǎn)量(339μmol/h),比體相材料高出47%。針對(duì)鈦酸鍶(STO)只對(duì)紫外光響應(yīng)及水熱合成法耗時(shí)的問(wèn)題,本文通過(guò)微波輔助水熱法一步合成La-Cr共摻雜鈦酸鍶(STO)納米粒子。結(jié)果表明,微波法可在較短的時(shí)間內(nèi)合成具有可見(jiàn)光響應(yīng)能力的La-Cr共摻雜鈦酸鍶(STO)納米材料。探討摻雜量對(duì)STO光催化制氫性能的影響,結(jié)果表明,La、Cr離子的摻雜量將對(duì)摻雜STO的光催化性能產(chǎn)生影響。最終結(jié)果顯示,當(dāng)摻雜La-Cr的量為總摩爾量的5%時(shí),其光催化制氫性能最佳。針對(duì)鈦酸鍶(STO)禁帶寬度較寬,光響應(yīng)區(qū)間較窄的問(wèn)題,本文通過(guò)Cr摻雜的方法使得STO禁帶寬度變窄,從而使Cr摻雜STO獲得可見(jiàn)光下降解四環(huán)素的能力。探討摻雜量對(duì)光催化降解四環(huán)素效率的影響,結(jié)果表明,在摻雜量為0.5%到2%時(shí),Cr摻雜STO的光催化活性隨著Cr/Sr的質(zhì)量比的增加而增加,而摻雜量超出這一范圍時(shí),光催化活性隨著摻雜量的增加而降低。最后通過(guò)電子自旋共振(ESR)技術(shù)和自由基捕獲實(shí)驗(yàn)探討Cr摻雜STO的光催化劑的降解機(jī)理,結(jié)果表明,羥基自由基和空穴在降解四環(huán)素的過(guò)程中起到重要作用。
[Abstract]:Photocatalytic technology is a technology that converts many chemical reactions under harsh conditions into mild environmental conditions by using the photon energy of semiconductor catalysts. This technology plays a unique role in the field of energy and environmental protection because of its environmental-friendly characteristics. Its rise not only opens up a new way to solve the energy crisis, but also contributes to the protection of green environment. However, as a new technology, photocatalytic technology still has some shortcomings. Aiming at the problems of low photocatalytic efficiency and narrow response range, 2D structure TiO2 nanocrystals and doped strontium titanate (STO) nanomaterials were prepared in order to improve the photocatalytic activity of existing photocatalysts. The main contents of this thesis are as follows: aiming at the problem of high recombination rate of photogenerated electron holes in single-phase TiO2, graphene oxide is used as a sacrificial template for the first time. In order to improve the photocatalytic hydrogen production, a new mixed TIO _ 2 nanocrystalline was synthesized by sol-gel method. The synthesized titanium dioxide is a nanocrystalline film with an average thickness of 66 nm, and the nanochip is a mixed polycrystalline material composed of nanometer particles of 15-25 nm in diameter. The XRD results show that the synthesized TIO _ 2 is a mixed polycrystalline material with a diameter of 15-25 nm. The ratio of rutile to anatase varies with the addition of tetrabutyl titanate. The results of hydrogen production showed that the hydrogen production of TBT-4 / TBT-4 was the highest at 339 渭 mol 路h ~ (-1), which was 47% higher than that of bulk material. In this paper, La-Cr co-doped strontium titanate (STO) nanoparticles were synthesized by microwave-assisted hydrothermal method in order to solve the problem that strontium titanate (STO) can only respond to ultraviolet light and the time consuming of hydrothermal synthesis. The results show that La-Cr co-doped strontium titanate (STO) nanomaterials with visible light response can be synthesized by microwave method in a short time. The effect of doping amount on the photocatalytic activity of STO was investigated. The results show that the doping amount of La-Cr ion will affect the photocatalytic performance of doped STO. The results show that the photocatalytic hydrogen production is the best when the amount of doped La-Cr is 5 mol / L. Aiming at the problem of wide bandgap and narrow optical response range of strontium titanate (STO), the band gap of STO is narrowed by Cr doping method, which makes Cr-doped STO obtain the ability of degradation of tetracycline under visible light. The effect of doping amount on the photocatalytic degradation efficiency of tetracycline was investigated. The results showed that the photocatalytic activity of Cr doped STO increased with the increase of the mass ratio of Cr/Sr when the doping amount was between 0.5% and 2%, and when the doping amount exceeded this range, the photocatalytic activity of Cr doped STO increased with the increase of Cr/Sr mass ratio. The photocatalytic activity decreases with the increase of doping amount. Finally, the degradation mechanism of Cr-doped STO photocatalyst was investigated by electron spin resonance (ESR) technique and free radical capture experiment. The results show that hydroxyl radical and hole play an important role in the degradation of tetracycline.
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1;TQ116.2

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1936150